AC180離心液氧泵響聲大故障分析及處理

韓利兵 陳金英 朱海琴

1.問題

與1000m3液氧儲槽配套AC180液氧泵，預(yù)冷啟動后響聲大。盤車沒有發(fā)現(xiàn)異常，重新加溫、預(yù)冷、啟動，響聲依然很大。隨后將泵解體，發(fā)現(xiàn)葉輪緊固螺栓松動，誘導(dǎo)輪晃動量很大。葉輪與誘導(dǎo)輪的軸向接觸端面磨損嚴(yán)重。葉輪（鑄造黃銅）內(nèi)孔嚴(yán)重磨損，磨損量0.9～1mm。葉輪鍵槽兩個，一長一短，長的固定誘導(dǎo)輪）嚴(yán)重磨損，其中的鍵有一個斷為兩節(jié)。葉輪、誘導(dǎo)輪頂部與機(jī)殼有輕微磨損的痕跡。葉輪前后輪盤、輪蓋密封有磨損的痕跡。

2.原因

（1）汽蝕造成響聲大。離心泵運(yùn)轉(zhuǎn)時，葉輪內(nèi)部的壓力不同，進(jìn)口處壓力較低，出口處壓力較高。而液體的汽化溫度與壓力有關(guān)，壓力越低（或越高），對應(yīng)的汽化溫度也越低（或越高）。如果液體進(jìn)到泵里的溫度高于進(jìn)口壓力所對應(yīng)的汽化溫度，則部分液體會產(chǎn)生汽化形成氣泡。當(dāng)氣泡被液體帶到壓力較高的區(qū)域時，由于對應(yīng)的汽化溫度相應(yīng)提高，蒸汽又會重新冷凝成液體，氣泡迅速破裂。這時，由于氣、液的密度相差幾百倍，所以在氣泡凝結(jié)、體積突然縮小的瞬間，周圍的液體便以很高的速度沖向氣泡原來所占的空間，在液體內(nèi)部發(fā)生猛烈沖擊。這種現(xiàn)象如果發(fā)生在葉片表面，則金屬材料因反復(fù)受到?jīng)_擊應(yīng)力而被侵蝕，即汽蝕。汽蝕過程發(fā)生時，出口壓力激烈波動，流動的連續(xù)性遭到破壞，泵的流量急劇下降。

由于壓縮的是低溫飽和液體，和室溫相差近200℃，如果預(yù)冷不好，極容易造成液氧介質(zhì)汽化或者汽蝕現(xiàn)象的發(fā)生，造成泵體振動并且噪聲大。汽蝕能對泵造成嚴(yán)重?fù)p壞，因此汽蝕是造成響聲大的原因之一。

（2）由于設(shè)備間斷運(yùn)行，頻繁啟動造成葉輪鍵槽磨損，逐漸加劇后，進(jìn)一步造成葉輪內(nèi)孔與軸相對運(yùn)動，葉輪內(nèi)孔磨損。葉輪晃動，葉輪與誘導(dǎo)輪與蝸殼內(nèi)表面有輕微磨損。葉輪與輪盤、輪蓋密封磨損，響聲大。

3.措施

（1）汽蝕問題。為防止液體汽化，一方面可以提高液體的壓力，以提高其汽化溫度，另一方面應(yīng)減少外部能量傳入，以免液體溫度提高。

（2）加強(qiáng)液體管路的保冷，以防液體因吸收熱量造成溫度升高而汽化。

（3）避免液體泵空轉(zhuǎn)時間過長。因?yàn)楫?dāng)液體泵的出口閥關(guān)閉時，泵只攪拌泵內(nèi)的液體，將使液體溫度升高，以致造成汽化。

（4）液氧泵要預(yù)冷徹底。因?yàn)槿绻A(yù)冷不徹底，液氧進(jìn)入泵后會部分汽化，應(yīng)直至能放出液體為止，旁通閥的關(guān)閉過程也不要操之過急。

（5） 一旦發(fā)生汽蝕現(xiàn)象，應(yīng)立即排氣，直至停泵處理，以確保液體泵的安全。

4.修理

（1）葉輪修復(fù)?？紤]到葉輪磨損嚴(yán)重，由于沒有現(xiàn)成的葉輪備件，等新備件至少需要兩個星期。葉輪磨損處主要是內(nèi)孔和鍵槽，測繪后對磨損的內(nèi)孔和鍵槽進(jìn)行補(bǔ)焊，并預(yù)留出機(jī)加工量。用車床加工內(nèi)孔，再以內(nèi)孔為基準(zhǔn)檢查葉輪徑向、軸向跳動量，至符合技術(shù)要求為止。重新加工鍵槽，做轉(zhuǎn)子動平衡（動平衡不平衡量不超過0.1g為合格）。

（2）對軸密封，按測繪的尺寸加工，進(jìn)行更換。

（3）蝸殼修復(fù)。泵體蝸殼有小裂紋，聯(lián)系制氧機(jī)廠進(jìn)行焊接及探傷檢查，對殼體進(jìn)行水壓實(shí)驗(yàn)，打壓3MPa試驗(yàn)，無滲漏現(xiàn)象。

5.組裝、試車

經(jīng)過精心組裝，運(yùn)至液氮儲槽對密封進(jìn)行跑合，電氣控制系統(tǒng)安裝變頻調(diào)速系統(tǒng)，頻率從5～50Hz緩慢調(diào)整，每調(diào)5Hz（約700r/min），運(yùn)轉(zhuǎn)一段時間，各參數(shù)正常后逐漸上調(diào)速度，直至額定轉(zhuǎn)速為止。經(jīng)過跑合，正常預(yù)冷試運(yùn)行，液氧泵運(yùn)轉(zhuǎn)正常。